Når antallet omformere i fotovoltaiske kraftverk øker fra titalls til hundrevis, er den tradisjonelle "enkeltmaskinens uavhengige kontroll" -modus ikke lenger i stand til å dekke de raffinerte reguleringsbehovene til strømnettet for ny energi. Den "intelligente klyngen" -teknologien kobler spredte omformere i en organisk helhet gjennom tingenes internett, og oppnår global optimalisering av kraftfordeling, feildiagnose og nettrespons, oppgraderer fotovoltaiske kraftverk fra "passiv kraftproduksjon" til fleksible og justerbare ressurser som aktivt deltar i nettinteraksjon. Denne transformasjonen omformer den operative logikken til nye energikraftverk.
1 Kjernearkitekturen for klyngekontroll: Data -sammenkobling og beslutningssamarbeid
Å bygge et "nevralt senter" for distribuerte kommunikasjonsnettverk. Ved bruk av industriell Ethernet (PROFINET) eller Wireless Mesh -nettverk, blir driftsdataene til en enkelt omformer (spenning, strøm, strøm og andre 30+ parametere) lastet opp i sanntid til klyngekontrolleren, med en overføringshastighet på 100 Mbps og en forsinkelse kontrollert innen 50 ms. Klyngesystemet til en 1GW fotovoltaisk kraftstasjon i Kina har oppnådd datasynkronisering på millisekundnivå på 2000 omformere gjennom 5G-skiversteknologi, og gir sanntidsbasis for global beslutningstaking.
Den hierarkiske beslutningsmekanismen balanserer effektivitet og pålitelighet. Omformeren på bunnen er ansvarlig for lokal rask respons (for eksempel undertrykkelse av spenningssvingninger), mellomnivået regionale kontroller håndterer strømfordeling på nivået av 100 enheter, og det sentrale kontrollergrensesnittene på toppnivå med instruksjoner om rutenett. Denne "pyramide" -arkitekturen forbedrer utførelseseffektiviteten til kontrollinstruksjonene med 40%. Når en viss kraftstasjon deltar i barbering av nettet topp, blir klyngens responshastighet forkortet fra 2 sekunder for enkeltmaskinkontroll til 0,8 sekunder, og oppfyller kravene til nettet for "kilde etter belastning".
2 Funksjonsoppgradering: Fra "Fighting uavhengig" til "kollektiv intelligens"
Dynamisk kraftallokering eliminerer 'tønneeffekten'. Klyngekontrolleren evaluerer helsetilstanden og kraftproduksjonspotensialet til hver omformer gjennom algoritmer, og prioriterer å redusere utgangen av ineffektive omformere (for eksempel skyggelagte komponenter) under kraftbegrensninger, og dermed forbedre den generelle kraftproduksjonseffektiviteten til kraftstasjonen med 5%. Tilfellet med en fotovoltaisk klynge på taket i Tyskland viser at denne "differensierte kraftrasjonering" -strategien øker den årlige kraftproduksjonen av systemet med 200000 kWh, tilsvarer å redusere 300 tonn karbonutslipp.
Samarbeidsfeildiagnose reduserer drifts- og vedlikeholdskostnader. Når en enkelt omformer opplever en abnormitet (for eksempel IGBT -temperaturen er for høy), lokaliserer klyngesystemet raskt årsaken til feilen (enten det er et komponentproblem eller en feil i selve omformeren) ved å sammenligne driftsdataene til tilstøtende enheter, med en nøyaktighet på 92%. Etter at et visst drifts- og vedlikeholdsteam tok i bruk denne teknologien, ble feilsøkingstiden forkortet fra i gjennomsnitt 4 timer til 1 time, og den årlige drifts- og vedlikeholdskostnaden for en enkelt kraftstasjon ble redusert med 300000 yuan.
Vennligheten til strømnettet forbedrer akseptkapasiteten til ny energi. Klyngesystemet kan jevnt regulere den reaktive effektutgangen til omformeren, og stabilisere den generelle effektfaktoren til kraftstasjonen over 0,95 og unngå reaktive kraftsvingninger under enkeltmaskinkontroll. I landlige kraftnett med hyppige spenningssvingninger bruker en viss fotovoltaisk klynge "reaktiv effektspenning" lukket sløyfekontroll for å kontrollere spenningsavviket ved nettforbindelsespunktet innen ± 2%, som er 60%bedre enn desentralisert kontroll og øker fotovoltaisk kapasitet til den lokale kraftgjengen med 20%.
3 -scenarioimplementering: Bidireksjonelt gjennombrudd mellom store kraftverk og distribuerte klynger
Anvendelsen av storskala klynger av bakkestasjoner. En 2GW fotovoltaisk base i Qinghai -provinsen vedtar en klyngearkitektur av "1 sentral kontroller +20 regionale kontrollere +2000 omformere" for å oppnå presis justering av aktiv/reaktiv effekt. Når strømnettet krever 20% reduksjon i produksjonen, fullfører systemet strømfordelingen av alle omformere på bare ett minutt, med en avviksgrad på mindre enn 3%, og oppfyller Northwest Power Grids krav til "målbar, kontrollerbar og justerbar" ny energi.
"Virtual Power Plant" -modellen for distribuert fotovoltaikk. Den "takfotovoltaiske klyngen" i Europa deltar i elektrisitetsmarkedstransaksjoner ved å samle nettkoblede omformere fra tusenvis av husholdninger . 500 Distribuerte fotovoltaiske husholdninger i et samfunn i Nederland, under planlegging av et klyngesystem, kollektivt frigjøring 1 MW med aktiv strøm under pk elektritet. Hjelpehjelpens inntekter som er oppnådd deles av brukere i henhold til mengden som genereres elektrisitet, med en gjennomsnittlig årlig økning på 150 euro per husholdning. Denne modellen gjør spredte små fotovoltaikk til en pålitelig "virtuell strømkilde" for strømnettet.
Klyngen av nettkoblede omformere er i hovedsak utviklingen av nye energikraftstasjoner fra "utstyrsaggregering" til "intelligente systemer". Med integrering av digitale tvillinger, kantoppslag og andre teknologier, vil det fremtidige klyngesystemet kunne forutsi generasjonssvingninger innen 24 timer, formulere strømplaner på forhånd og svare på nettets etterspørsel i koordinering med vindkraft og energilagring. Fremveksten av denne 'kollektive intelligensen' vil gi mer pålitelig og økonomisk stabil støtte for nettbaserte gitter med høy andel.